[論文レビュー] Evolution along the sequence of S0 Hubble types induced by dry minor mergers. II - Bulge-disk coupling in the photometric relations through merger-induced internal secular evolution

M. C. Eliche‐Moral, A. César González‐García+5 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|Feb 6, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 122被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、乾燥的で小規模および中程度の合体が、S0銀河における内部的恒常的進化を引き起こす仕組みを調査している。これにより、光度的スケーリング関係におけるバルジ-ディスク結合が保持されたり強化されたりする。N体シミュレーションの結果、バーナーの形成や散逸的過程がなくても、合体によって顕著なバルジ成長が引き起こられ、バルジとディスク成分の間のきつい相関関係が維持されることが示された。したがって、S0銀河の強い構造的結合が観測されているにもかかわらず、合体はその進化の妥当な経路であると考えられる。

ABSTRACT

Galaxy mergers are considered as questionable mechanisms for the evolution of lenticular galaxies (S0's), on the basis that even minor ones induce structural changes that are difficult to reconcile with the strong bulge-disk coupling observed in the photometric scaling relations of S0's. We check if the evolution induced onto S0's by dry intermediate and minor mergers can reproduce their photometric scaling relations, analysing the bulge-disk decompositions of the merger simulations presented in Eliche-Moral et al. (2012). The mergers induce an evolution in the photometric planes compatible with the data of S0's, even in those ones indicating a strong bulge-disk coupling. The mergers drive the formation of the observed photometric relation in some cases, whereas they induce a slight dispersion compatible with data in others. Therefore, this evolutionary mechanism tends to preserve these scaling relations. In those photometric planes where the morphological types segregate, the mergers always induce evolution towards the region populated by S0's. The structural coupling of the bulge and the disk is preserved or reinforced because the mergers trigger internal secular processes in the primary disk that induce significant bulge growth, even although these models do not induce bars. Intermediate and minor mergers can thus be considered as plausible mechanisms for the evolution of S0's attending to their photometric scaling relations, as they can preserve and even strengthen any pre-existing structural bulge-disk coupling, triggering significant internal secular evolution (even in the absence of bars or dissipational effects). This means that it may be difficult to isolate the effects of pure internal secular evolution from those of the merger-driven one in present-day early-type disks (abridged).

研究の動機と目的

• 乾燥的で小規模および中程度の合体が、S0銀河の観測された光度的スケーリング関係を再現できるかどうかを評価すること。
• 合体に起因する内部的恒常的プロセスが、S0銀河におけるバルジ-ディスク結合に与える影響を調査すること。
• 合体が、S0銀河の光度的関係で観測された強い構造的結合を保持または強化できるかどうかを特定すること。
• 質量比、近点距離、スピン-軌道結合といった合体パラメータが、その後の構造的進化に与える影響を検討すること。
• バーナーの形成や散逸的過程を必要としない状況でも、合体駆動の進化がS0銀河で観測されたバルジとディスク成分のきつい相関関係を説明できるかどうかを評価すること。

提案手法

• S0銀河への乾燥的で中程度および小規模な合体を模擬するN体衝突なしのシミュレーションを用いて、構造的進化をモデル化した。
• シミュレートされた銀河に対してバルジ-ディスク分解を適用し、有効表面輝度、スケール長、Sersic指数、および光度比などの光度的パラメータを抽出した。
• 光度的平面（例：基本平面、Faber-Jackson関係）を分析し、シミュレーション結果を観測データと比較した。
• 質量比（M6、M9、M18）、軌道タイプ（長距離近点と短距離近点）、および衛星の形状（ディスク型または球状）を変化させたシミュレーションを実行した。
• Kバンドにおける表面密度プロファイルを表面輝度プロファイルに変換するため、質量光度比M/L_K = 1を仮定した。
• 結果をミルキーウェイ（B/D = 0.5）およびNGC 253（B/D = 0.08）にスケーリングし、観測結果との直接比較を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 乾燥的で小規模および中程度の合体は、S0銀河の観測された光度的スケーリング関係を再現できるか？
• RQ2 合体は、S0銀河で観測されたバルジ-ディスク結合をどの程度保持または強化するか？
• RQ3 質量比、近点距離、スピン-軌道結合といった異なる合体パラメータが、S0銀河の構造的進化に与える影響は何か？
• RQ4 バーナーの形成や散逸的効果がなくても、合体に起因する内部的恒常的プロセスは顕著なバルジ成長を引き起こすか？
• RQ5 S0銀河の光度的関係で観測されたきつい相関関係は、合体駆動の進化だけですでに説明可能か？

主な発見

• 乾燥的で小規模および中程度の合体は、S0銀河の観測データと整合する光度的平面における進化を引き起こす。これは、バルジ-ディスク結合が強いと示唆される関係に対しても同様に成立する。
• 一部のシナリオでは、合体駆動の形成によって観測された光度的関係が再現され、他のシナリオでは観測の散乱に相当するわずかな分散しか生じない。
• 合体は内部的恒常的進化を引き起こすことで、バルジとディスクの間の構造的結合を保持または強化する。これにより、バーナーの形成なしに顕著なバルジ成長が生じる。
• 長距離近点軌道は、より集中したディスクと拡張したバルジを生じるが、短距離近点軌道は逆の効果を示す。
• 研究範囲内のパラメータ変動において、質量比、中心部衛星密度、スピン-軌道結合に関して明確な傾向は認められなかった。
• 結果から、衛星吸収は必然的に内部的恒常的進化を伴うことが示唆され、現存するS0銀河では合体駆動の進化と、固有のディスク不安定性に起因する進化を分離することが困難であると考えられる。